Artroplastia total do joelho conceitos e indicações

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2 Fernando Fonseca, MD PhD Hospitais da Universidade de Coimbra Faculdade de Ciências da Saúde / Universidade da Beira Interior

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4 1860 Ferguson Artroplastia de ressecção 1890 Th. Gluck Artroplastia de marfim 1940 Campbell Artroplastia femoral de interposição (vitálio) 1951 Walldius Artroplastia de charneira em material acrílico 1958 MacIntosh Prato tibial acrílico de interposição femoro-tibial

5 1958 Shier prosthesis Smith-Petersen FEMORAL INTERPOSITION Macintosh HALF TIBIAL PLATES 1974 Insall TOTAL CONDYLAR PROSTHESIS KINEMATIC II

6 Modelos mais recentes UNICOMPARTIMENTAL PATELO-FEMORAL CHARNEIRA DESLIZAMENTO

7 Quais as soluções clínicas

8 CLASSIFICAÇÃO I - Unicompartimentais Femoro-tibial Femoro-patelar II - Bicompartimentais / Totais Não restritivas Semi-restritivas Restritivas

9 Próteses de deslizamento Unicompartimentais Femoro-tibial Femoro-patelar Bicompartimentais Sem preservação do L.C.P. Com preservação do L.C.P. Próteses restritivas

10 Componentes

11 Componente femoral Componente tibial Prato tibial Componente de polietileno Componente patelar

12 Componente femoral Componente tibial Prato tibial Componente de polietileno Componente patelar

13 Componente femoral Componente tibial Prato tibial Componente de polietileno Componente patelar

14 TÉCNICA CIRÚRGICA 1- Abordagem 2 Osteotomia proximal da tíbia 3 Osteotomia femoral 4 Balanço ligamentar 5 Implantes definitivos 6 Encerramento

15 A respeitar Ressecar osso na mesma espessura que a espessura da prótese Corrigir o equilíbrio capsulo-ligamentar com a dissecção dos tecidos moles Acertar o equilíbrio retracção/laxidez das estruturas cápsulo-ligamentares, alinhando-as no valgo fisiológico Assegurar-se do deslizamento correcto dos diversos componentes Assegurar-se que o joelho está estável tanto em extensão como em flexão

16 Corrigir o desiquilíbrio capsulo-ligamentar com a dissecção dos tecidos moles Acertar o equilíbrio retracção/laxidez das estruturas cápsuloligamentares, alinhando-as no valgo fisiológico

17 Nunca efectuar Colocar o componente tibial em varo Rodar internamente o componente tibial Rodar internamente o componente femoral Compensar o desiquilíbrio cápsulo-ligamentar com osteotomias de correcção Esperar obter a estabilidade articular com a reabilitação

18 Osteotomia tibial com a zona anterior mais baixa que a zona posterior Osteotomia femoral anterior, num plano posterior à cortical diafisária anterior

19 Excisão ou preservação do L.C.P. Excisão L.C.P. A favor Correcção das deformidades Técnica cirúrgica mais fácil Obtenção de maior mobilidade em joelho com rigidez Contra Sub-luxação posterior Aumento das forças de corte na interface ossoprótese

20 Sacrifício LCP Cam Femoral Biomecânica Femoral Rollback Carga maior na zona posterior

21 Excisão ou preservação do L.C.P. Preservação L.C.P. A favor Obtenção de maior amplitude de flexão Movimento de rolamento e deslizamento Estabilidade posterior Resistência às forças horizontais Marcha quase normal mesmo a subir e descer escadas Contra Maior dificuldade técnica Maior oscilação componentes aumentando o risco de descolamento

22 Excisão ou preservação do L.C.P Critérios de decisão História do doente Etiologia da artrose Degenerativa Osteonecrose Pós-traumática (LCA íntegro) Etiologia da artrose Reumatismal Pós-PatelectomiaPatelectomia Pós-Osteotomia Pós-traumática (LCA roto) Avaliação clínica Sacrificar o LCP

23 Excisão ou preservação do L.C.P Critérios de decisão Avaliação clínica Flexo < 15º Varo ou Valgo até 15º Estabilidade posterior Flexo >16º Valgo ou varo > 16º Instabilidade posterior Avaliação Intra-operatória Sacrificar o LCP

24 Excisão ou preservação do L.C.P Critérios de decisão Avaliação Intra-operatória Incluindo o balanço ligamentar L.C.P. intacto Ausência de flexo L.C.P. laxo Recessão óssea excessiva Manter o LCP Sacrificar o LCP

25 História do doente Etiologia da artrose Degenerativa Osteonecrose Pós-traumática (LCP íntegro) Etiologia da artrose Reumatismal Pós-PatelectomiaPatelectomia Pós-Osteotomia Pós-traumática (LCP roto) Avaliação clínica Flexo < 15º Varo ou Valgo até 15º Estabilidade posterior Flexo >16º Valgo ou varo > 16º Instabilidade posterior Avaliação Intra-operatória L.C.P. intacto Ausência de flexo L.C.P. laxo Recessão óssea excessiva Manter o LCP Sacrificar o LCP

26 Meniscos móveis l l l l Modelos com e sem preservação LCP Mesmo desenho femoral Maior mobilidade em todos os planos Maior facilidade no tracking patelar

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28 Prótese Unicompartimental Implante do tipo não restritivo Necessita da integridade das estruturas cápsulo-ligametares L.C.A. e L.C.P. Estruturas periféricas Integridade dos restantes compartimentos (F.T. e F.P.) Cartilagem, meniscos Mobilidade pouco reduzida Deformidade moderada Varo < 15 Valgo < 12 Flexo < 10

29 Prótese Unicompartimental Indicações Artrose estritamente unicompartimental Artrose unicompartimental pós traumática Osteonecrose Contra-indicações Artrite reumatismal Hemocromatose Condrocalcinose Alterações osteocartilagíneas de qualquer um dos restantes compartimentos do joelho Desalinhamento femoro-patelar Deformidade articular acentuada

30 MATERIAL Reacções ~biológicas? Compressão, partículas? tensão, shear? Cargas musculares e ligamentares? quais? Amplitude direcção? Qualidade do osso? Actividade do paciente? Tribologia? Cargas? GEOMETRIA PATIENTE TEXTURA SUPERFÍCIE

31 Simulação numérica Seleção do modelo P.F.C Sigma Modular Knee System (Depuy/ Johnson & Johnson- Warsaw/Indiana) Aquisição em 3D Roland LPX 250 Modelização geométrica Catia V5 (Dassault Systèms). Geração modelo dos elementos finitos HyperWorks (Altair Engineering Inc.) Comparação Tensão Equivalente osso esponjoso Optimização alternativa Teq_colada Teq_atrito Correlação cliniconumérica Comparação de resultados Cálculo estrutural (MEF)

32 Artroplastia total do joelho conceitos e indicações Validação experimental: Cirurgia in vitro

33 Simulação numérica: Modelos CAD

34 Forças de von Mises no componente tibial

35 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL Osso esponjoso femur cimento cartilagem cimento Haste não cimentada Haste press-fit Modelo intacto Componente femoral Haste cimentada Haste não-cimentada

36 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL A1 A1 A2 A2 L0 L0 L1 L1 L2 L2 P1 P1 P2 P2 M0 M0 M1 M1 M2 M2 ε 2 ε 1 ε 2 ε ε 1 experimental model ε 1 friction model ε 1 bonded model ε 2 experimental model ε 2 friction model ε 2 bonded model

37 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL A1 A1 A2 A2 L0 L0 L1 L1 L2 L2 P1 P1 P2 P2 M0 M0 M1 M1 M2 ε 2 ε 1 M2 ε 2 ε ε 1 experimental model ε 1 friction model ε 1 bonded model ε 2 experimental model ε 2 friction model ε 2 bonded model

38 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL 400 y = x R 2 = FE strain (mstrain) IMPLANTE STANDAD Exp. Strain (mstrain) Colado Atrito y = x R 2 = y = x FÉMUR INTACTO R 2 = FE strain (mstrain) Exp. Strain (mstrain)

39 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE FEMORAL Bonded case y = x R 2 = Friction case y = x R 2 = FE strain (mstrain) HASTE PRESS-FIT Exp. Strain (mstrain) Colado Bonded case y = x R 2 = HASTE CIMENTADA Atrito Friction case y = x R 2 = FE strain (mstrain) Exp. Strain (mstrain)

40 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE TIBIAL Posterior side Reference Anterior side P L1 P1 AM1 L1 133 L2 P2 AM2 L2 202 L3 P3 AM3 L3 εc ε b ε a Extensómetros (Triaxial strain gauges - rosettes): medição das cargas (strainstress shielding)

41 VALIDAÇÃO NUMÉRICA: COMPONENTE TIBIAL Insert Haste standard Haste press-fit Osso cortical Extremidade da haste Osso esponjoso Haste cimentada Tíbia intacta Standard stem cimento Haste cimentada Haste press fit

42 CARGA TIBIAL FISIOLÓGICA s3 (Mpa) -0,5-0,4-0,3-0,2-0,1 0 A P M L Modelo de elementos finitos Cargas A-anterior, P-posterior, M-medial, L-lateral

43 EFEITO STRESS-SHIELDING influência do material e da geometria Stress-shielding Côndilo medial=1440n Côndilo lateral=880n 0% -20% -40% -34% -60% -52% -54% -63% -80% -70% -79% -82% -80% -100% Interface osso-cimento Haste 50mm em Ti Haste 110mm em Cr Haste 110mm em Ti Haste 95mm em Ti+ 15mm polietileno

44 INFLUÊNCIA DO MATERIAL E COMPRIMENTO DA HASTE Medial -100% 0% 100% 200% 300% 400% 500% 600% 700% 800% Posterior -100% 0% 100% 200% 300% 400% 500% 600% 700% 800% Haste 110mm Ti Haste 110mm CrCo Haste 110mm Ti Haste 110mm CrCo Cargas ao lonogo da tíbia (intact tibia): Ti and CrCo stem of 110mm Interface osso- haste

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